虹信GPRS分組域故障分析系統(tǒng)技術(shù)白皮書

1、武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司虹信gprs分組域故障分析系統(tǒng)技術(shù)白皮書武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司2008年1月版權(quán)所有2008 武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司，保留所有權(quán)利2008年1月未經(jīng)武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司書面許可，本白皮書任何部分的內(nèi)容不得被復(fù)制或抄襲用于任何目的。本白皮書并不暗示武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司提供的任何產(chǎn)品或服務(wù)或其功能與本白皮書描述的內(nèi)容完全一致。本白皮書的內(nèi)容在未經(jīng)通知的情形下可能會發(fā)生改變，敬請留意。第 14 頁目 錄1技術(shù)特性41.1總體特性41.2技術(shù)架構(gòu)41.3關(guān)鍵技術(shù)61.3.1協(xié)議分析關(guān)聯(lián)技術(shù)61.3.2高速數(shù)據(jù)表查找技術(shù)61.3.3數(shù)據(jù)包的高速處理

2、技術(shù)61.3.4web技術(shù)61.3.5數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)化71.3.6故障分析挖掘技術(shù)72系統(tǒng)功能82.1故障管理82.1.1實時檢測kpi指標(biāo)82.1.2歷史故障分析82.1.3故障分析82.1.4地域統(tǒng)計82.1.5實時跟蹤92.2統(tǒng)計分析92.2.1統(tǒng)計各個設(shè)備kpi指標(biāo):92.2.2對kpi指標(biāo)的趨勢分析:112.2.3imsi統(tǒng)計：112.2.4行業(yè)用戶統(tǒng)計112.2.5統(tǒng)計報表下載112.3系統(tǒng)管理122.4設(shè)備管理123應(yīng)用模式及部署方案134公司簡介14概述隨著移動通信技術(shù)和internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們不僅可以通過手機進(jìn)行語音通話，而且可以通過無線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)獲取自己所需的信息

3、，甚至進(jìn)行娛樂或商務(wù)活動。移動運營商相繼建成了gprs網(wǎng)絡(luò)以滿足客戶不斷增強的無線上網(wǎng)的需求 。隨著無線上網(wǎng)用戶數(shù)量的不斷增加，如何利用有效的方式保障和提高現(xiàn)有業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量就顯得非常重要。為了繼續(xù)發(fā)揚運營商的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，做好移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的運營管理，提高移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的投入產(chǎn)出比和服務(wù)質(zhì)量，移動運營商需要高效優(yōu)秀的技術(shù)服務(wù)。分組域故障分析系統(tǒng)，正是根據(jù)gprs分組域的網(wǎng)絡(luò)特征和業(yè)務(wù)特點定制研發(fā)的綜合性故障分析系統(tǒng)，能夠幫助運營商快速解決網(wǎng)絡(luò)故障，提高分組域鏈路成功率，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。在本白皮書中，我們將gprs分組域故障分析系統(tǒng)的技術(shù)特性、功能特性、應(yīng)用模式及部署方案三個大的方面，對虹信gprs

4、分組域故障分析系統(tǒng)的應(yīng)用解決方案，在技術(shù)上進(jìn)行全面的闡述。1 技術(shù)特性1.1 總體特性n 在gprs分組域設(shè)備gb接口和gn接口的數(shù)據(jù)信息流采集數(shù)據(jù)和信令消息。n 對gprs分組域信令進(jìn)行分析，報告網(wǎng)絡(luò)運行情況。n 實現(xiàn)gprs核心網(wǎng)分組域網(wǎng)絡(luò)性能的分析統(tǒng)計功能。包括：sgsn、ggsn和基站的pdp上下文數(shù)，attach人數(shù)等。n 實現(xiàn)gprs核心網(wǎng)分組域網(wǎng)絡(luò)故障的分析功能。包括：移動性管理和會話管理故障分析，輔助管理員快速定位分組域的網(wǎng)絡(luò)故障。n 實時跟蹤gb和gn接口信令，詳細(xì)地分析信令的交互過程。n 模塊化設(shè)計，可以根據(jù)用戶的需求，快速開發(fā)和部署新的功能模塊。n 724小時在線統(tǒng)計分析

5、，深層次解決故障問題，專門針對運營商組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，以成熟的接入方式，對系統(tǒng)無任何影響。n 接通率門限靈活設(shè)置，按門限進(jìn)行分級告警，可直接定位發(fā)生故障的基站編號和用戶imsi信息等等。n 原始碼流直觀解碼，發(fā)生故障的用戶系統(tǒng)自動保存原始碼流，系統(tǒng)可以etheral格式呈獻(xiàn)，系統(tǒng)能自動記錄發(fā)生故障的原因。n 外掛磁盤陣列，可以對歷史數(shù)據(jù)存儲3至6個月，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析。n 可以將統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)導(dǎo)出成microsoft excel和adobe acrobat文件格式，并提供完善的報表打印功能。n 遵循3gpp標(biāo)準(zhǔn)，適用于gprs網(wǎng)絡(luò)，并可升級到wcdma網(wǎng)絡(luò)，能夠滿足3g發(fā)展的需要。1.2 技術(shù)架構(gòu)n

6、 gprs的gn接口采集系統(tǒng)從采集端口實時抓取sgsn與ggsn之間的數(shù)據(jù)包，根據(jù)sgsn與ggsn的實現(xiàn)方式對用戶的會話流程進(jìn)行還原和分析,得出pdp上下文數(shù)，pdp激活成功率等關(guān)鍵信息，并重點分析gn接口故障。n gprs的gb接口采集系統(tǒng)從采集端口實時抓取bsc與sgsn之間的數(shù)據(jù)包，得出attach數(shù)，attach激活成功率等關(guān)鍵信息,并重點分析gb接口故障n 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 實時保存終端上網(wǎng)的信令流程數(shù)據(jù)，同時根據(jù)運營商的存儲要求存儲用戶分組域的信令以及歷史故障等信息,為分析統(tǒng)計系統(tǒng)提供了有力的支撐。n 分析統(tǒng)計系統(tǒng)服務(wù)器及終端實時檢測各個設(shè)備的關(guān)鍵性能指標(biāo)kpi，對低于閾值的指標(biāo)突出顯

7、示并向維護(hù)員進(jìn)行短信告警。系統(tǒng)對單設(shè)備的多個指標(biāo)以及多設(shè)備的單指標(biāo)進(jìn)行分析，并可以查詢和導(dǎo)出統(tǒng)計數(shù)據(jù)。實時跟蹤功能對單個用戶的信令流程進(jìn)行跟蹤,協(xié)助維護(hù)員快速解決用戶投訴的問題。1.3 關(guān)鍵技術(shù)1.3.1 協(xié)議分析關(guān)聯(lián)技術(shù) 采集系統(tǒng)將采集包按照相關(guān)協(xié)議進(jìn)行分析,然后通過一定的策略將用戶信令和用戶上網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，確保了用戶數(shù)據(jù)的一致性。1.3.2 高速數(shù)據(jù)表查找技術(shù)采用hash算法以及其他算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)表的快速查找，包括路由表的查找；通過ip地址查找imsi號碼等；1.3.3 數(shù)據(jù)包的高速處理技術(shù)在數(shù)據(jù)面處理方面，不采用ip協(xié)議棧來實現(xiàn)，而是在以太網(wǎng)的底層實現(xiàn)數(shù)據(jù)面的處理（包括ip包的封裝和解封

8、裝處理，路由表的查找等處理），不通過層層調(diào)用的方式來處理ip包，并在處理過程中采用高速算法，可以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度；1.3.4 web技術(shù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)人機界面采用b/s層結(jié)構(gòu)，選取java平臺進(jìn)行web開發(fā)，主要考慮如下：1) 可移植性好；2) 能夠使用可復(fù)用的、跨平臺組件；3) 具有內(nèi)存泄漏保護(hù)；4) 支持定制標(biāo)簽；5) 數(shù)據(jù)庫訪問方便；6) 使用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計方法；7) 支持分布式多層架構(gòu)；8) 豐富的開發(fā)工具支持；9) 可擴(kuò)展性好。1.3.5 數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)化物理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和優(yōu)化，物理數(shù)據(jù)庫性能的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)性能。每個表空間至少有一個數(shù)據(jù)文件，這些文件放置在何處，即如何分配

9、磁盤對整個數(shù)據(jù)庫的性能有很大的影響。進(jìn)行物理數(shù)據(jù)庫的設(shè)計時，得到優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計表空間的分配方案，以提高整個數(shù)據(jù)庫的性能。1.3.6 故障分析挖掘技術(shù)數(shù)據(jù)庫可以存儲36月的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行對比分析，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)深度挖掘gprs網(wǎng)絡(luò)故障的原因。2 系統(tǒng)功能2.1 故障管理對鏈路工作狀況的實時監(jiān)測和分析，幫助操作員及時的發(fā)現(xiàn)故障、解決故障，并在故障發(fā)生之前優(yōu)先發(fā)現(xiàn)潛在問題, 提高故障處理的響應(yīng)速度,預(yù)防故障的發(fā)生。故障管理功能包括以下幾個子功能：2.1.1 實時檢測kpi指標(biāo)對于gprs網(wǎng)絡(luò)包括：attach連接次數(shù)，attach連接成功次數(shù)，attach成功率，attach人數(shù)，pdp連接

10、次數(shù)，pdp連接成功次數(shù)，pdp連接成功率，pdp上下文數(shù)，流量。實時檢測以上指標(biāo),通過對各項指標(biāo)閾值的設(shè)定, 對低于閾值的指標(biāo)突出顯示并向維護(hù)員進(jìn)行短信告警。2.1.2 歷史故障分析系統(tǒng)詳細(xì)保存了鏈路的故障信息,提供對歷史故障查詢功能,對鏈路流程的異常進(jìn)行了詳盡的分析,并可對各失敗原因定位到ggsn、sgsn、bs和imsi號.2.1.3 故障分析根據(jù)指定的某個設(shè)備(ggsn,sgsn,基站,終端),統(tǒng)計它在指定時段內(nèi)故障原因的分布情況。2.1.4 地域統(tǒng)計按地域?qū)?ggsn/sgsn/bs的相關(guān)重要指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計,得到故障分布數(shù)據(jù)。2.1.5 實時跟蹤跟蹤用戶的信令數(shù)據(jù)，協(xié)助操作員快速解決用

11、戶投訴的問題。2.2 統(tǒng)計分析對相關(guān)的kpi指標(biāo)進(jìn)行趨勢分析，了解設(shè)備的工作情況和網(wǎng)絡(luò)的運行情況。當(dāng)kpi指標(biāo)出現(xiàn)異常趨勢時，系統(tǒng)自動向指定郵箱發(fā)送告警xls報表，同時通過短信向維護(hù)員發(fā)送告警信息。系統(tǒng)提供各種類型xls報表，并定時發(fā)送到指定郵箱。統(tǒng)計分析功能以下子功能：2.2.1 統(tǒng)計各個設(shè)備kpi指標(biāo):gprs故障分析系統(tǒng)統(tǒng)計的kpi指標(biāo)如下表:序號統(tǒng)計大項統(tǒng)計小項統(tǒng)計對象1流量流量ggsn,sgsn,bs2流量百分比地域，設(shè)備3attach人數(shù)attach人數(shù)sgsn,bs4attach人數(shù)百分比地域，設(shè)備5pdp上下文數(shù)pdp上下文數(shù)ggsn,sgsn,bs6pdp上下文數(shù)百分比地域，

12、設(shè)備7attach attach次數(shù)sgsn,bs8attach成功次數(shù)sgsn,bs9attach成功率sgsn,bs10attach次數(shù)百分比地域，設(shè)備11attach成功次數(shù)百分比地域，設(shè)備12attach成功率百分比地域，設(shè)備13attcah失敗原因hlr未知的imsisgsn,bs.imsi14無效的mssgsn,bs.imsi15無效的mesgsn,bs.imsi16gprs服務(wù)不允許sgsn,bs.imsi17gprs服務(wù)和非gprs服務(wù)都不允許sgsn,bs.imsi18位置區(qū)不允許sgsn,bs.imsi19mac錯誤sgsn,bs.imsi20消息字段錯誤sgsn,bs.i

13、msi21pdp上下文pdp激活次數(shù)ggsn,sgsn,bs22pdp激活成功次數(shù)ggsn,sgsn,bs23pdp激活成功率ggsn,sgsn,bs24pdp激活次數(shù)百分比地域，設(shè)備25pdp激活成功次數(shù)百分比地域，設(shè)備26pdp激活成功率百分比地域，設(shè)備27pdp失敗原因資源不夠ggsn,sgsn,bs，imsi28未知的apnggsn,sgsn,bs，imsi29未知的pdp地址或類型ggsn,sgsn,bs，imsi30未指明的原因激活拒絕ggsn,sgsn,bs，imsi31ggsn激活拒絕ggsn,sgsn,bs，imsi32用戶認(rèn)證失敗ggsn,sgsn,bs，imsi33服務(wù)選

14、項亂序ggsn,sgsn,bs，imsi2.2.2 對kpi指標(biāo)的趨勢分析:系統(tǒng)提供對單設(shè)備多指標(biāo)的對比分析和多設(shè)備單指標(biāo)的關(guān)聯(lián)分析,并通過圖表的形式直觀展現(xiàn)。2.2.3 imsi/msisdn統(tǒng)計：根據(jù)設(shè)備類型，周期，忙時起止時間，統(tǒng)計指定的imsi的故障數(shù)，便于運營人員及時發(fā)現(xiàn)影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的用戶，并及時解決問題。2.2.4 行業(yè)用戶統(tǒng)計根據(jù)行業(yè)用戶分組（imsi組），統(tǒng)計該組內(nèi)用戶的激活次數(shù)，激活成功次數(shù)，失敗原因和次數(shù)，便于監(jiān)控和管理行業(yè)用戶使用gprs業(yè)務(wù)的情況，例如警務(wù)通、城管通等行業(yè)用戶的故障分析。2.2.5 統(tǒng)計報表下載按照功能、地域劃分的各類統(tǒng)計報表及分組網(wǎng)統(tǒng)計月報表的下載。2

15、.2.6 分組網(wǎng)絡(luò)情況分析 分析每個基站的數(shù)據(jù)流量，分析每個sgsn的流量，根據(jù)流量情況統(tǒng)計分步各地區(qū)基站的流量情況，可按照城市、基站統(tǒng)計，可統(tǒng)計每個基站的激活情況。2.2.7 分組網(wǎng)業(yè)務(wù)分析可分組統(tǒng)計用戶訪問wap、移動互聯(lián)網(wǎng)各項業(yè)務(wù)的情況，分析用戶的喜好，針對用戶的習(xí)慣，提供個性化的服務(wù)。2.3 系統(tǒng)管理對系統(tǒng)的管理功能包括:系統(tǒng)登錄, 系統(tǒng)退出，查詢?nèi)罩? 導(dǎo)出日志,配置管理,行業(yè)用戶管理。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常或者重啟后，操作員可以通過對日志進(jìn)行查閱，了解系統(tǒng)運行情況。2.4 設(shè)備管理對ggsn/sgsn/bs設(shè)備屬性的錄入和保存,輔助故障定位和分析。功能包括：發(fā)現(xiàn)設(shè)備,查詢設(shè)備,修改設(shè)備,增

16、加設(shè)備,刪除設(shè)備。3 應(yīng)用模式及部署方案 gprs網(wǎng)絡(luò)的接入方式如上圖所示：運營商的sgsn與ggsn之間的gn接口一般采用核心交換機進(jìn)行連接，對于gn接口的數(shù)據(jù)，我們通過在核心交換機上進(jìn)行端口鏡像將其數(shù)據(jù)傳給gn接口采集服務(wù)器。運營上bss與sgsn之間的gb 接口連接方案一般采用專用2mbit/s e1 pcm 鏈路實現(xiàn)。對于gb接口的數(shù)據(jù)，我們使用高阻跨接方式分離出gb接口的e1鏈路的數(shù)據(jù)將其接入gb接口轉(zhuǎn)換器，gb接口轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成ip包，然后通過一臺端口鏡像交換機將多路ip數(shù)據(jù)匯聚成一路數(shù)據(jù)發(fā)給gb接口采集服務(wù)器。4 公司簡介武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司（以下簡稱虹信公司）成立于1

17、998年12月，隸屬于烽火科技集團(tuán)（武漢郵電科學(xué)研究院），座落在南望山腳、東湖之濱的“武漢光谷”核心地區(qū)，廠區(qū)風(fēng)景秀麗、環(huán)境幽雅。公司注冊資本6000萬元，現(xiàn)有職工1800余人，其中35%的職員具有碩士以上學(xué)歷，95%的職員具有本科以上學(xué)歷。公司廠房及辦公面積13000平方米，年生產(chǎn)能力10億元。作為國內(nèi)業(yè)界移動通信直放站和移動通信室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)備的主要供應(yīng)商、國內(nèi)3.5ghz寬帶無線接入系統(tǒng)首個工程的建設(shè)者，公司的科研、生產(chǎn)、工程開通水平一直處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，在移動通信無線領(lǐng)域已申請專利129件件，軟件著作權(quán)登記7項，起草國家通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項，有兩項成果填補了國內(nèi)空白，十多項成果通過國家、省部級鑒定，五項成果獲得部、市級科技進(jìn)步獎，三項新產(chǎn)品被評為國家級新產(chǎn)品，其中“gzf900移